Congelare: Procesul de utilizare a sursei de temperatură joasă generate de refrigerare pentru a răci produsul de la temperatura normală și apoi a-l congela.
Refrigerare: Procesul operațional de obținere a unei surse de temperatură joasă prin utilizarea schimbării stării fizice a agentului frigorific pentru a obține o sursă de temperatură joasă prin efectul de răcire.
Tipuri de echipamente frigorifice: producție la sursă rece (refrigerare), congelare de materiale, răcire.
Metodă de refrigerare: tip piston, tip șurub, unitate de compresor frigorific centrifugal, unitate de refrigerare cu absorbție, unitate de refrigerare cu jet de abur și azot lichid.
Metodă de congelare: răcire cu aer, imersată și agent frigorific prin tub metalic, perete și dispozitiv de răcire prin transfer termic de contact cu materialul.
aplicație:
1. Transportul alimentelor congelate, refrigerate și congelate.
2. Răcire, refrigerare, depozitare cu aer condiționat și transport prin răcire al produselor agricole și alimentare.
3. Prelucrarea alimentelor, cum ar fi liofilizarea, concentrarea prin congelare și răcirea materialelor.
4. Aer condiționat în fabricile de procesare a alimentelor.
Principiul ciclului de refrigerare
Dispozitive principale: compresor frigorific, condensator, supapă de expansiune, evaporator.
Principiul ciclului de refrigerare: Agentul frigorific absoarbe căldură și atinge punctul de fierbere atunci când se află în stare lichidă la temperatură și presiune joasă, apoi se evaporă în abur la temperatură și presiune joasă. Agentul frigorific evaporat în gaz devine sub acțiunea compresorului un gaz la temperatură și presiune înaltă, iar la temperatură și presiune înaltă se condensează într-un lichid la presiune înaltă. După supapa de expansiune, devine un lichid la presiune joasă și temperatură joasă, absoarbe căldură și se evaporă din nou pentru a forma ciclul de refrigerare al frigiderului.
Concepte și principii de bază
Capacitate de răcire: În anumite condiții de funcționare (adică o anumită temperatură de evaporare a agentului frigorific, o temperatură de condensare, o temperatură de subrăcire), cantitatea de căldură pe care agentul frigorific o extrage din obiectul înghețat pe unitatea de timp. Cunoscută și sub denumirea de capacitate de răcire a agentului frigorific. În aceleași condiții, capacitatea de răcire a aceluiași agent frigorific este legată de dimensiunea, viteza și eficiența compresorului.
Refrigerare directă: În ciclul de refrigerare, dacă agentul frigorific absoarbe căldură, evaporatorul schimbă direct căldură cu obiectul care trebuie răcit sau cu mediul din jurul obiectului care trebuie răcit. Se utilizează în general în echipamente de refrigerare individuale care necesită răcire industrială, cum ar fi congelatoarele de înghețată, depozitele frigorifice mici și frigiderele de uz casnic.
Agent frigorific: Substanța de lucru care circulă continuu în dispozitivul de refrigerare pentru a realiza refrigerarea. Dispozitivul de refrigerare prin compresie de vapori realizează transferul de căldură prin schimbarea stării agentului frigorific. Agentul frigorific este un material indispensabil pentru realizarea refrigerării artificiale.
Agenți frigorigeni utilizați în mod obișnuit
Agenți frigorigeni utilizați în mod obișnuit: aer, apă, saramură și soluție organică de apă.
Criterii de selecție: punct de îngheț scăzut, capacitate termică specifică mare, absența coroziunii metalelor, stabilitate chimică, preț scăzut și disponibilitate ușoară.
Deși aerul ca agent frigorific are multe avantaje, acesta este utilizat doar sub formă de contact direct cu alimentele în refrigerarea sau congelarea alimentelor, datorită capacității sale termice specifice mici și efectului slab de transfer de căldură prin convecție atunci când este utilizat în stare gazoasă.
Apa are o căldură specifică mare, dar are un punct de îngheț ridicat, deci poate fi utilizată ca agent frigorific doar pentru prepararea unei capacități de răcire peste 0 °C. Dacă se dorește prepararea unei capacități de răcire sub 0 °C, se utilizează ca agent frigorific saramura sau o soluție organică.
Soluțiile apoase de clorură de sodiu, clorură de calciu și clorură de magneziu sunt denumite în mod obișnuit saramură congelată. Cea mai utilizată saramură congelată în industria alimentară este soluția apoasă de clorură de sodiu. Printre agenții frigorigeni în soluție organică, cei mai reprezentativi doi agenți frigorigeni sunt soluțiile apoase de etilen glicol și propilen glicol.
Dispozitivul principal al echipamentelor de refrigerare prin compresie cu piston
Funcție: Se utilizează pentru a comprima agentul frigorific pentru a efectua lucru mecanic, a obține energie, apoi a se condensa și a se extinde pentru a forma o sursă de rece care poate absorbi căldură.
Metoda de reprezentare a modelului: numărul de cilindri, tipul de agent frigorific utilizat, tipul de dispunere a cilindrilor și diametrul cilindrului.
Compoziție: Bloc cilindri, cilindru, piston, bielă, arbore cotit, carter, supape de admisie și evacuare, capac fals etc.
Procesul de funcționare: Când pistonul se mișcă în sus, supapa de aspirație se deschide, iar vaporii de agent frigorific intră în cilindru prin partea superioară a pistonului prin supapa de aspirație. Când pistonul se mișcă în sus, supapa de aspirație se închide, pistonul continuă să se miște în sus, iar agentul frigorific din cilindru este comprimat. Când presiunea aerului atinge un anumit nivel, supapa de evacuare a capacului fals se deschide, iar vaporii de agent frigorific sunt evacuați din cilindru și presați în conducta de înaltă presiune.
Caracteristici: Structură simplă, ușor de fabricat, adaptabilitate puternică, funcționare stabilă și întreținere convenabilă.
condensator
Funcție: schimbător de căldură, care condensează vaporii supraîncălziți ai agentului frigorific în lichid prin răcire și răcire.
Tip: carcasă și tuburi orizontale, carcasă și tuburi verticale, pulverizare cu apă, evaporare, răcire cu aer
Procesul de funcționare: Vaporii de agent frigorific supraîncălziți intră în condensator prin partea superioară a carcasei și intră în contact cu suprafața rece a tubului, apoi se condensează într-o peliculă lichidă pe aceasta. Sub acțiunea gravitației, condensul alunecă pe peretele tubului și se separă de acesta.
Vaporizatorul cu pulverizare de apă este alcătuit dintr-un rezervor de lichid, o conductă de răcire și un rezervor de distribuție a apei.
Procesul de lucru: Apa de răcire intră în rezervorul de distribuție a apei pe partea superioară și curge spre suprafața exterioară a tubului spiralat prin rezervorul de distribuție a apei. O parte din apă se evaporă, iar restul cade în bazinul de apă. Partea inferioară a conductei sub-rând ascunse intră în conductă și, atunci când se ridică de-a lungul conductei, se răcește și se condensează și curge în rezervorul de lichid.
Supapă de expansiune
Funcție: reduce presiunea agentului frigorific și controlează debitul agentului frigorific. Când agentul frigorific lichid de înaltă presiune trece prin supapa de expansiune, presiunea de condensare scade brusc până la presiunea de evaporare și, în același timp, agentul frigorific lichid fierbe și absoarbe căldură, iar temperatura sa scade.
Supapă de expansiune termică: Folosește gradul de supraîncălzire al aburului la ieșirea din evaporator pentru a regla agentul frigorific. În condiții normale de funcționare a unității de refrigerare, presiunea de perfuzie a elementului de alimentare este egală cu suma presiunii gazului sub diafragmă și a presiunii arcului și se află într-o stare de echilibru. Alimentarea insuficientă cu agent frigorific face ca aburul să se întoarcă la ieșirea din evaporator, gradul de supraîncălzire crește, temperatura senzorului de temperatură crește, diafragma se mișcă în jos, iar deschiderea ieșirii crește până când cantitatea de lichid furnizată este egală cu cantitatea de evaporare, iar apoi temperatura senzorului de temperatură crește. Prin urmare, supapa de expansiune termică poate regla automat gradul de deschidere a supapei, iar volumul de alimentare cu lichid poate crește sau scădea automat odată cu sarcina, ceea ce poate asigura că suprafața de încălzire a evaporatorului este utilizată complet.
Evaporator
Funcție: Agentul frigorific absoarbe căldura mediului de răcire.
Clasificare: În funcție de natura mediului de răcire, acesta se împarte în trei categorii.
1. Evaporator pentru răcirea agentului frigorific lichid: cum ar fi răcitorul de apă, răcitorul de saramură etc. Agentul frigorific absoarbe căldura din afara tubului, iar agentul frigorific lichid circulă în tub prin intermediul unei pompe de lichid. Acesta se împarte în funcție de structură în tipuri de tub orizontal, tub vertical, tub spiralat și tip serpentina.
2. Evaporator pentru răcirea aerului: agentul frigorific se evaporă în tub, aerul curge spre exterior, iar fluxul de aer aparține convecției naturale
3. Evaporator de contact pentru răcirea materialului congelat: Agentul frigorific se evaporă pe o parte a peretelui despărțitor de transfer termic, iar cealaltă parte a peretelui despărțitor este în contact direct cu materialul răcit sau congelat.
Caracteristici: efect bun de transfer termic, structură simplă, amprentă redusă și corozivitate redusă pentru echipamente datorită sistemului etanș de circulație a agentului frigorific.
Dezavantaj: Când pompa de saramură se oprește din cauza unei defecțiuni, poate apărea îngheț, provocând ruperea grupului de tuburi.
conductă de răcire
Țeavă de răcire verticală
Avantaje: După vaporizarea agentului frigorific, acesta se descarcă ușor, iar efectul de transfer de căldură este bun, dar când conducta de evacuare este ridicată, temperatura de evaporare a agentului frigorific inferior este ridicată din cauza presiunii statice a coloanei de lichid.
Țeavă de perete tip serpentina cu un singur rând:
Avantaje: Cantitatea de agent frigorific introdusă este mică, aproximativ 50% din volumul țevii de eșapament, dar agentul frigorific nu va fi evacuat rapid din țeavă după vaporizare, ceea ce reduce efectul de transfer de căldură.
Tub deformat:
Avantaje: suprafață mare de disipare a căldurii.
Dispozitive auxiliare pentru echipamente de refrigerare prin compresie cu piston
separator de ulei
Funcție: Se utilizează pentru a separa uleiul de ungere antrenat în lichidul și gazul comprimat pentru a preveni pătrunderea uleiului de ungere în condensator și deteriorarea condițiilor de transfer termic.
Principiu de funcționare: Prin intermediul diferitelor proporții de picături de ulei și vapori de agent frigorific, debitul este redus prin creșterea diametrului țevii, iar direcția de curgere a agentului frigorific este schimbată; sau prin forța centrifugă, picăturile de ulei se stabilizează la temperatura vaporilor. În cazul uleiului lubrifiant în stare de abur, temperatura aburului este redusă prin spălare sau răcire, astfel încât acesta se condensează în picături de ulei și se separă. Separatorul de ulei de tip filtru este refrigerat cu freon.
Funcția colectorului de ulei: colectează amestecul de agent frigorific și ulei separat de separatorul de ulei, condensator și alte dispozitive ale sistemului de refrigerare, apoi separă uleiul de agentul frigorific amestecat la presiune scăzută și apoi le evacuează separat. Pentru a asigura siguranța evacuării uleiului, uleiul reduce pierderea de agent frigorific.
Funcția recipientului de lichid este de a stoca și regla agentul frigorific lichid furnizat fiecărei părți a sistemului de refrigerare pentru a asigura funcționarea în siguranță a alimentării cu lichid a echipamentului. Acumulatorul de lichid este împărțit în butoi de înaltă presiune, butoi de joasă presiune, butoi de drenaj și butoi de stocare a lichidului circulant.
Funcția separatorului gaz-lichid: separarea agentului frigorific din evaporator pentru a preveni pătrunderea agentului frigorific în compresor și lovirea cilindrului; separarea aburului ineficient din amoniacul lichid de joasă presiune după strangulare pentru a îmbunătăți efectul de transfer de căldură al evaporatorului.
Rolul separatorului de aer: separarea și evacuarea gazului necondensabil din sistem pentru a asigura funcționarea normală a sistemului de refrigerare.
Rolul intercoolerului: instalat într-un sistem de refrigerare prin compresie în două etape (sau mai multe etape), este destinat răcirii gazului supraîncălzit evacuat din compresia în etapă de joasă presiune pentru răcirea interetajată, asigurând funcționarea normală a compresorului în etapă de înaltă presiune; Uleiul de lubrifiere antrenat și agentul frigorific de răcire fac ca agentul frigorific să obțină funcția de subrăcire mai mare.
Depozitare la rece
Clasificare:
Depozitare frigorifică la scară largă (peste 5000 t); depozitare frigorifică de dimensiuni medii (1500 ~ 5000 t); depozitare frigorifică mică (sub 1500 t).
Conform cerințelor de utilizare:
Depozitare la rece la temperatură înaltă: refrigerați în principal fructe, legume, ouă proaspete și alte alimente, temperatura generală de depozitare fiind de 4 ~ -2 ℃;
Depozitare la rece la temperatură scăzută: în principal congelarea și congelarea cărnii, produselor acvatice etc., temperatura generală de depozitare este de -18 ~ -30 ℃;
Depozit climatizat: depozitați orez, tăiței, materiale medicinale, vin etc. în condiții normale de temperatură, temperatura generală a depozitului fiind de 10 ~ 15 ℃
Echipament de congelare rapidă: Este potrivit pentru congelarea materiilor prime ambalate mici sau neambalate, cum ar fi blocuri, felii și granule, pentru a prepara tot felul de alimente congelate rapid, cum ar fi animale, produse acvatice, legume și găluște. Temperatura de congelare -30 ~ 40 ℃.
Congelator rapid de tip cutie: În interiorul cutiei sunt instalate mai multe plăci plate mobile, cu straturi intermediare, învelite în material termoizolant. În stratul intermediar sunt instalate serpentine de evaporare, iar între tuburi se poate turna și saramură, iar agentul frigorific curge prin serpentinele de evaporare; produsele congelate rapid sunt plasate între plăci, iar plăcile sunt deplasate pentru a comprima materialele în vederea congelării.
Mașină de congelare rapidă de tip tunel: Este alcătuită dintr-un corp de tunel, evaporator, ventilator, suport pentru materiale sau plasă de transmisie din oțel inoxidabil. Materialul trece mai întâi prin banda de plasă din prima etapă, care funcționează mai rapid, iar stratul de material este mai subțire, astfel încât suprafața este înghețată; banda de plasă din a doua etapă, care funcționează mai lent și are un strat de material mai gros, congelează întregul material pentru a obține un produs congelat rapid dintr-un singur bob.
Congelator prin imersie: Materialul congelat este pus în contact direct cu un gaz lichefiat sau un agent frigorific lichid la o temperatură foarte scăzută pentru a obține un produs congelat rapid. Alimentele trec secvențial prin zona de pre-răcire, zona de congelare și zona de mediere a temperaturii. Azotul lichid este depozitat în afara tunelului și introdus în zona de congelare sub o anumită presiune pentru pulverizare sau congelare prin imersie. Azotul format după ce azotul lichid absoarbe căldura se află încă la o temperatură foarte scăzută, de la -10 la -5 °C, și este trimis în tunel de către un ventilator. Precongelați secțiunea anterioară. În zona de congelare, alimentele sunt congelate rapid prin contactul cu azot lichid la -200 °C.
Echipamente de refrigerare și aer condiționat
Refrigerare cu atmosferă controlată: Combinând refrigerarea cu depozitarea în atmosferă controlată, controlând temperatura de depozitare și compoziția gazului, astfel încât conținutul de oxigen și dioxid de carbon din depozit să fie utilizat în principal pentru depozitarea fructelor și legumelor, obținându-se un efect bun de conservare.
Pierderea de produse în depozit este mică. Conform statisticilor, rata de pierdere a produselor de depozitare la rece este de 21,3%, în timp ce rata de pierdere a produselor de depozitare la rece cu aer condiționat este de 4,8%.
Data publicării: 26 ian. 2022
